矿井火灾学讲稿

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1、矿井火灾学,上课要求,1、按时上课 2、有事请假 3、三次旷课者免考 4、每次课必须交上次课的作业,作 业本要保留一学期.,讲课方式,1、一般知识点采用略讲,重点知识点采用详 讲; 2、讲完某个知识点后进行一次讲座，讲座的内容是该知识点国内目前发展最前沿的研究; 3对同学感兴趣或疑惑的问题提出进行课堂探讨,教材问题,1、以和讲课笔记内容为 2、以其它的教材和网上论文为辅导学习参考资 料3、参考教材有：王省生,张国枢主编的,由中国 矿业大学出版社出版的矿井火灾学、吴 中立主编主的,由中国矿业大学出版社出版的矿井通风与安全,本次课的教学目的,1 . 了解与掌握煤矿火灾的定义 2 . 分清内因与外因

2、火灾的形成条件,特点等. 3 .了解矿井火灾的防治发展现状 4 .了解矿井火灾的危害,本章讲授的内容提要、重点、难点,本次课讲授的内容提要 1.1 矿井火灾学的定义 1.2 矿井火灾学的发展现状 1.3 矿井火灾的分类 1.4 矿井火灾研究方法和研究内容 1.5 矿井火灾的危害 重点:矿井火灾学的基本概念 难点:火灾的分类与研究方法,第一章 绪 论第一节 矿井火灾学的定义 火的使用是人类文明的标志。 火? 是一种燃烧现象。燃烧?燃烧是可燃物与氧化剂之间在一定条件下发生激烈氧化放热的化学反应过程 。发光、发热与生成新物质是燃烧反应的三个基本特征，是否的新物质是区别燃烧与非燃烧的依据。,第一章 绪

3、 论,第一节 矿井火灾学的定义1)灾害与事故灾害: 泛指意外的损失与破坏等事件.(分”人为与天然)2)事故:事故是人们在实现其目的的行动过程中，突然发生的、迫使其有目的的行动暂时或永远终止的一种意外事件。3)火灾：违背人们意愿而发生的非控制性燃烧；,火灾等级的划分标准,4) 矿井火灾:是指发生在矿井地面或井下、威胁矿井安全生产、造成经济损失或者人员伤亡的一切非控制燃烧。火灾对于矿井或煤田是较为常见而又具有很大危险的灾害之一。5)矿井火灾学:是指应用热物理、流体力学、燃料与燃烧学、传热传质、有机化学以及化学动力学等多学科的基础知识以及各种实验方法来研究在矿井的特定环境中火灾的发生机理、发展蔓延过

4、程及其特点、防火和灭火以及与相关的问题的综合性、边缘性学科。,第二节 矿井火灾学的内容及其发展一、我国煤矿火灾防治技术的现状 煤矿火灾防治技术近几年的新发展主要表现在以下几方面： 1、从观念上改变了认为火灾系单纯偶然事故的认识。认为煤矿火灾是兼有确定性和随机性的双重特点。 2、认为煤矿发生火灾机理和规律具有普遍性,可以被认知。 3、在研究方法上改变了传统的以火场实测和统计经验数据为主的手段，自觉应用流体力学、热力学和传热学等自然学科中的质量守恒、动量守恒和能量守恒的基本规律来指导火灾研究。 4、在防火策略上注意从系统工程的角度出发，形成预测、预防、预报和灭火等四道火灾防治防线。,第三节 矿井火

5、灾的分类 火灾分类方法较多,现仅举几种分类方法供参考: 一、根据火灾发生的地点不同可以分为地面火灾和井下火灾两大类 1、地面火灾发生在矿井工业广场范围内地面上的火灾称之为地面火灾。地面火灾可能发生在行政办公楼，福利楼，井口楼、选煤楼以及坑木场，贮煤场，矸石山等地点。 2、 井下火灾发生在井下的火灾以及虽然发生在井口附近但威胁到井下安全生产的火灾统称为井下火灾。井下火灾可以发生在井口楼、井筒、井底车场、机电峒室、火药库、进回风大巷、采区变电峒室，掘进和回采工作面以及采空区、煤柱等地点。,3 、 地面火灾特点外部征兆明显，供氧条件充分，一般燃烧迅猛，易于发现。地面火灾燃烧完全，有毒气体发生量较少，

6、并且地面空间宽阔，烟雾易于扩散。 4 、井下火灾特点处于地下煤海的有限空间，巷道纵横相连，即使发生也很难及时发现，井下空气供给有限，难以完全燃烧，有毒有害烟雾大量发生，随风流到处扩散从而毒化矿井空气，威胁工人的生命安全，在瓦斯和煤尘爆炸危险矿井，还可能引起爆炸，酿成重大恶性事故。,地面火灾事例,例1:1987年，为纪念 大兴安岭“5.6”特大森林火灾 例2:1993年8月5日，广东深圳清水河危险品仓库发生火灾进而引发爆炸，造成的直接经济损失2.5亿元；例3:1994年12月8日，新疆克拉玛依友谊馆火灾造成了323人死亡、130人受伤；例4:1997年6月27日，北京东方化工厂发生火灾爆炸事故，

7、死亡8人，直接经济损失高达1.17亿元，且造成重大的社会影响；例5:2000年12月25日，河南洛阳东都商厦火灾造成的309人死亡，7人受伤；,井下火灾事故,例1:2004年沙河市“1120”特别重大火灾事故，被困井下的造成70名矿工遇难。 例2:2005年8月3日22时30分许,河北邯郸县康庄乡桃顶山煤矿井下发生特大火灾事故,13名矿工全部丧生. 例2:2006年河北省邢台沙河市白塔镇李生文联办矿等五个铁矿发生井下特大火灾事故，造成75名矿工遇难。,火灾对人类生活的危害,吞噬生命财产，造成环境污染，引发生态失衡 涉及国家安全、能源、资源与环境、人口与健康等重要领域,二、根据发生火灾的性质矿井

8、火灾可分为外因火灾和内因火灾两大类 1、外因火灾外因火灾是指可烧物在外界火源(明火或高温热源)的作用下，引起燃烧而形成的火灾叫外源火灾。这种火灾发生位置广泛。可以发生在地面，如厂房、坑木场、井口房和煤层露头等地，也可以发生在井下，如井筒、大巷、机电硐室或工作面，等地区。外因火灾也叫外源火灾，即引起火灾是由外部热源的作用，如瓦斯煤尘爆炸、放炮作业、机械摩擦，电气设备运转不良，电源短路以及其它明火，吸烟，烧焊等引起的火灾。,2、内因火灾内因火灾(自燃火灾) 。内因火灾是指具有自燃倾向性的煤在适宜的风量供给和聚热环境条件下，与氧气发生物理化学吸附和化学反应而放热并导致热量积聚，使其温度升高，达到自燃

9、点而形成的火灾称之为内因火灾。这种矿井火灾没有外部热源，是由煤炭自身自热引起的，因此叫内因火灾。内因火灾也叫煤的自燃火灾或者自然发火，多发生在采空区、破裂的煤柱和煤壁、集中堆积的浮煤等区域。,3 、外因火灾的特点:发生突然，来势迅猛，外源火灾发生位置较为广泛，其发生位置和发生时间难以预测，预报的难度较大、技术要求较高。如果不能及时发现和控制，往往会酿成重大事故。在矿井火灾的总数中，外因火灾所占比重虽然较小(410)，但造成的人员伤亡较严重。据统计，国内外有记载的重大恶性火灾事故中，外源火灾占90%以上。外因火灾的火焰一般是在燃烧物的表面，如果及时发现和扑救还是容易熄灭的。,3 、内因火灾的特点

10、:煤从低温氧化到燃烧，往往伴有一个孕育的过程，需要一定的时间即自燃潜伏期，而且在自燃的过程中，会因氧化反应而生成一些气体产物和放出热量，人们可根据煤自燃的早期征兆进行预报。发现征兆后只要认真对待，处理及时，措施得力，就可以将其消灭在萌芽状态。然而，有时人们也会因其发展缓慢而对它掉以轻心，以致酿成火灾，这样的例子并不鲜见。自燃火源一般产生在采空区、煤柱等较隐蔽、人们难以到达的地方， 因此一旦自燃火源产生，想找到其确切的位置，将其扑灭并非易事。在我国一些老的矿区,特别是开采急倾斜厚煤层的矿井,一个火区可燃烧数十而不灭，烧毁大量的煤炭资源。,三、根据消防规范分类从选用灭火剂的角度出发，消防上根据物质

11、及其燃烧特性对火灾进行如下分类： A类火灾煤炭、木材、橡胶、棉、毛、麻等含碳的固体可燃物质燃烧形成的火灾。 B类火灾指汽油、煤油、柴油、甲醇、乙醇、丙酮等可燃液体燃烧形成的火灾。 C类火灾指煤气、天然气、甲烷、乙炔、氢气等和可燃气体燃烧形成的火灾。 D类火灾像钠、钾、镁等可燃金属燃烧形成的火灾，其特点是火源温度高。除上述三种常用分类方法外，还有按火源特性，可分为原生火灾与再生火灾。原生火灾是指发火地点以前从未发生过煤炭自燃的火灾；再生火灾是指发火地点以前发生过火灾而又复燃的火灾。,第四节 矿井火灾研究方法和研究内容在内因火灾方面，众多学者从煤炭微观结构入手，研究煤炭在低温情况下的氧化机理和过程

12、，特别是煤结构中官能团的变化和热量的生成和放热方面作了大量的研究，并且考察对内因火灾形成的外部环境影响，试图揭示内因火灾形成的机理，并形成了众多煤炭自然发火的学说。在内因火灾防治技术方面主要以煤炭自燃机理为理论基础，形成了多种防灭火技术和手段。 外因火灾是造成煤矿重大恶性事故的主要原因，对于外因火灾，主要研究其三个方面，一是外因火灾的预防；二是外因火灾发生后的火源和烟流特性；三是外因火灾的灭火救灾和及其灭火时对风机和通风设施的管理。,第五节 矿井火灾的危害性 1 外因火灾外因火灾一般发生得都十分突然，常常出入意料，而且发展迅猛、激烈，会使井下风流的热力状态发生急剧变化，导致矿井正常通风制度出现

13、紊乱；而燃烧物燃烧后所生成的有毒有害气体不依既定路线流动，会使灾区或灾区波及的区域中的人员中毒伤亡；也可能引起可燃气体爆炸致人死亡，酿成重大事故，使矿井蒙受难以弥补的损失和危害。这种一次造成上百人、甚至于几百人伤亡的重大事故案例，在世界采矿史上并不鲜见，如1956年比利时BoisDeCazier矿、1962年联邦德国Luisenthal矿、1963年日本Muke矿、1965年南斯拉夫Orasi矿都曾发生过。我国的情况亦不例外，如1961年抚顺胜利矿、1989铁法小青矿、1990年鸡西小恒山矿和1996年大屯姚桥矿、也都曾因硐室电气设备或胶带输送机着火导致几十人、甚至上百人伤亡的重大事故。,2

14、内因火灾内因火灾发展过程较慢，在对人员造成重大伤亡前一般都能够察觉。但是内因火灾发生的次数多，范围广，隐蔽性强，而且往往导致其它灾害发生，例如瓦斯爆炸，出现明火而导致外因火灾，其危害性不容小觑。总之，矿井火灾中的每一场火灾的发生，轻则影响生产，重者可能烧毁煤炭资源和矿井设备，更为严重者则可能引燃瓦斯煤尘爆炸或火烟毒化矿井，酿成人员伤亡的重大恶性事故。,火灾的危害,火灾与工程灾害 火灾与工程灾害关系密切 火灾常常是导致工程灾害的原因 对材料与结构产生破坏，同时危害人的生命安全 工程灾害可能反过来引发更严重的火灾 工程灾害过程导致可燃物失控，引发火灾甚至爆炸,工程灾害中火灾的危害方式,热 可燃性材

15、料 一般火灾、轰燃或爆炸 非可燃性材料 强度等性能下降，烧蚀 人 灼伤甚至死亡,压力波 材料、结构与人 直接危害,烟气 材料 腐蚀、污染 人 中毒、窒息,热、烟气与压力波的耦合,热对烟气的影响 自然对流过程的产生 浮力驱动下的烟气运动 烟气中的可燃物受热 可能燃烧,压力场的影响 流场 密度场 化学反应速率,我国目前煤矿火灾现状,使我国煤矿发生次数有逐年下降的趋势，但时有重大煤矿火灾事故的发生。1984年前的32年, 我国煤矿煤碳自燃火灾共发生10296 次, 19851990 年间百万吨发火率为0.76 次，19912000年间百万吨发火率为0.58 次，20012005年间百万吨发火率为0.

16、41次。,我国目前煤矿火灾现状,井下运输胶带火灾是严重的外因火灾事故 在80年代仅统配煤矿就发生10多起重大胶带输送机火灾, 造成200 多人死亡和上亿元的经济损失。 90年代后, 例如，1990年小恒山矿因胶带火灾死亡0人, 伤23人, 直接经济损失567万元。 1995年12月, 大屯煤电公司姚桥矿-400m 水平东翼胶带输送机大巷发生特大胶带输送机火灾事故, 烧毁胶带8500 m, 造成27人死亡, 130 余万元。 2004年沙河市“1120”特别重大火灾事故，被困井下的造成70名矿工遇难。 2005年8月3日22时30分许,河北邯郸县康庄乡桃顶山煤矿井下发生特大火灾事故,13名矿工全部丧生。2006年河北省邢台沙河市白塔镇李生文联办矿等五个铁矿发生井下特大火灾事故，造成75名矿工遇难。,